Avis de soutenance - doctorat - Irene CORTIJO TEJERO

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Ecole doctorale 472
université de montpellier, batiment 36, 34000, montpellier
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Soutenue par Irene CORTIJO TEJERO

Modifications de la barrière hémato-encéphalique et altérations du métabolisme de REG-1α associées à l'insuffisance rénale chronique

L'insuffisance rénale chronique (IRC) est une pathologie progressive définie par une diminution persistante du débit de filtration glomérulaire et/ou une élévation anormale de l'excrétion urinaire d'albumine ou de protéines pendant plus de trois mois. Elle touche environ 10 % de la population adulte et constitue un facteur de risque important de déclin cognitif et de troubles de l'humeur, en particulier aux stades avancés, avec des répercussions sur la qualité de vie et la prise en charge des patients. Ce risque s'aggrave avec la durée et la sévérité de l'IRC, ainsi qu'en présence de comorbidités telles que le diabète ou l'hypertension. Parmi les mécanismes cérébraux impliqués figurent une atteinte vasculaire, une neuroinflammation, une barrière hémato-encéphalique (BHE) dysfonctionnelle et une accumulation de toxines urémiques ayant des effets neurotoxiques. Toutefois, la plupart des études expérimentales s'appuient sur des modèles de néphropathie aiguë ou associés à des agents néphrotoxiques. Afin de mieux reproduire l'évolution cérébrale liée à l'IRC humaine, nous avons utilisé un modèle bien établi de néphrectomie subtotale (SNx) chez le rat, analysé à des stades post-aigus et avancés, afin de mieux suivre l'évolution des altérations cérébrales liées à l'IRC. Nos résultats montrent une altération de la BHE associée à une accumulation de toxines urémiques dans le cerveau, sans déficit cognitif ou troubles anxieux persistants. L'altération de la BHE se traduit par une diminution des protéines de jonctions serrées et de la couverture astrocytaire des vaisseaux associées à une augmentation des microhémorragies cérébrales. Ces données suggèrent donc que ces modifications créent un environnement cérébral vulnérable, propice à une détérioration fonctionnelle ultérieure. Dans ce contexte, l'identification de biomarqueurs permettant de relier les atteintes cérébrales aux facteurs périphériques tels que l'IRC pourrait améliorer notre compréhension des interactions rein-cerveau. La protéine REG-1α (Regenerating islet-derived protein-1α), sécrétée principalement par les cellules bêta pancréatiques, apparaît comme un candidat pertinent. Elle est capable de traverser la BHE lorsque celle-ci est altérée et a été retrouvée à des concentrations élevées à la fois dans le tissu cérébral de patients atteints de maladies neurodégénératives et dans le sang de patients IRC, suggérant un lien entre l'accumulation périphérique et les atteintes cérébrales observées dans ces pathologies. Nos études cliniques montrent une élévation significative de REG-1α plasmatique chez les patients IRC aux stades avancés (stade 4 et hémodialysés), en corrélation négative avec le débit de filtration glomérulaire. Une séance de dialyse avec membranes de haute perméabilité entraîne une réduction partielle (~15 %) de sa concentration plasmatique. Chez les rats SNx, nous avons observé une excrétion urinaire massive, une redistribution de sa localisation vers les segments tubulaires distaux, sans modification de sa synthèse pancréatique ni expression rénale. Son profil polymérique et protéolytique est également modifié. L'ensemble de ces données indique que le catabolisme rénal de REG-1α est altéré dans l'IRC ; cette protéine pourrait donc être considérée comme un soluté de rétention urémique émergent dont l'accumulation pourrait contribuer aux effets cérébraux associés à l'IRC. Ce travail vise à apporter de nouvelles données expérimentales et cliniques sur cette interaction complexe afin de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans les troubles cognitifs liés à l'IRC et d'identifier des biomarqueurs précoces. Cela permettrait de développer des stratégies d'intervention ciblées et d'améliorer la qualité de vie des patients et de leur entourage.

Blood-brain barrier modifications and alterations in REG-1α metabolism associated with chronic kidney disease

Chronic kidney disease (CKD) is a progressive condition defined by a persistent decrease in glomerular filtration rate and/or an abnormal increase in urinary albumin or protein excretion for more than three months. It affects approximately 10% of the adult population and is a major risk factor for cognitive decline and mood disorders, particularly in advanced stages, with significant repercussions on patients' quality of life and clinical management. This risk increases with the duration and severity of CKD, especially in the presence of comorbidities such as diabetes or hypertension. Among the cerebral mechanisms involved are vascular damage, neuroinflammation, a dysfunctional blood-brain barrier (BBB), and the accumulation of uremic toxins with neurotoxic effects. However, most experimental studies rely on models of acute kidney injury or those involving nephrotoxic agents. To better reproduce the cerebral progression associated with human CKD, we used a well-established rat model of subtotal nephrectomy (SNx), analyzed at post-acute and advanced stages, to more accurately follow the evolution of CKD related brain alterations. Our results show BBB disruption associated with the accumulation of uremic toxins in the brain, without persistent cognitive deficits or anxiety-like behavior. BBB alterations were characterized by reduced expression of tight junction proteins and decreased astrocytic coverage of blood vessels, along with increased cerebral microbleeds. These findings suggest that such changes create a vulnerable brain environment, prone to later functional deterioration. In this context, identifying biomarkers linking cerebral damage to peripheral factors such as CKD may enhance our understanding of the kidney–brain axis. REG-1α (Regenerating islet derived protein 1α), secreted primarily by pancreatic beta cells, emerges as a relevant candidate. It can cross the BBB when disrupted and has been found at high levels both in the brain tissue of patients with neurodegenerative diseases and in the blood of CKD patients, suggesting a link between peripheral accumulation and cerebral damage observed in these conditions. Our clinical studies reveal a significant increase in plasma REG-1α in advanced-stage CKD patients (stage 4 and hemodialyzed), with a negative correlation to glomerular filtration rate. A single hemodialysis session using high-permeability membranes results in a partial (~15%) reduction in plasma levels. In SNx rats, we observed massive urinary excretion of REG-1α, a redistribution of its localization toward distal tubular segments, without changes in pancreatic synthesis or renal expression. Its polymeric and proteolytic profile is also altered. Taken together, these data indicate that REG-1α catabolism is altered in CKD; this protein may thus be considered an emerging uremic retention solute whose accumulation could contribute to the brain effects associated with CKD. This work aims to provide new experimental and clinical insights into this complex interaction in order to better understand the mechanisms involved in CKD-related cognitive impairment and to identify early biomarkers. This could enable the development of targeted intervention strategies and improve the quality of life of patients and their caregivers.
Directeur de thèse :
Anne MARCILHAC
Unité de recherche :
MMDN - Mécanismes Moléculaires dans les Démences Neurodégénératives
Membres du jury :
  • Directeur de thèse : Anne MARCILHAC , Maître de conférences (MMDN, Université de Montpellier, INSERM, EPHE-PSL)
  • Rapporteur : Jean-Marc CHILLON , Professeur des universités (Université de Picardie Jules Verne)
  • Rapporteur : Joost SCHANSTRA , Directeur de recherche (I2MC, INSERM, Université Toulouse III Paul-Sabatier)
  • Co-encadrant de thèse : Nathalie GAYRARD , Chargé de recherche (RD-Néphrologie SAS, BC2M Université de Montpellier)
  • Co-encadrant de thèse : Françoise TROUSSE , Maître de conférences (MMDN, Université de Montpellier, INSERM, EPHE-PSL)
  • Examinateur : Gwenaëlle CATHELINE , Directeur d'études (INCIA, SWAN team, EPHE-PSL)
  • Examinateur : Àngel ARGILÉS , Directeur de recherche (RD-Néphrologie SAS, BC2M Université de Montpellier)
Diplôme :
Doctorat Systèmes intégrés, environnement et biodiversité
Spécialité de soutenance :
Biologie cellulaire et moléculaire et sciences de la santé